KR100468810B1 - Method for guiding arc by laser, and arc guiding welding and device by the method - Google Patents
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Abstract
모재(2)에 조사된 레이저(l6)에 의해 플라즈마(13)가 모재(2)의 용접예정 위치에 발생한다. 방전전극(12)이 마이너스인 경우는 플라즈마(13)의 방향으로 아크방전(4)이 발생하여 레이저(l6)의 조사위치로 유도된다. 전극(12)이 플러스인 경우는 레이저조사점으로부터 아크전자가 발생하여 전극(l2)에서 방전된다. 전극 (12)과 모재(2)에 인가되는 전압이 교류인 경우에는 전극(l2)과 모재(2)의 극성이 교대에 변화하고, 상기 현상이 교대로 발생한다. 모재(2)가 마이너스인 경우는 레이저스폿을 기점으로 아크방전(4)이 발생한다. 또 아크방전(4)은 레이저(16)에 의해 플라즈마(13)가 발생되어 있기 때문에 모재(2)의 상태나 전극(12)의 상태에 관계없이 안정된 아크방전(4)의 발생을 가능하게 한다.The plasma 13 is generated at the position where the base metal 2 is to be welded by the laser 16 irradiated to the base material 2. When the discharge electrode 12 is negative, an arc discharge 4 is generated in the direction of the plasma 13 and guided to the irradiation position of the laser l6. When the electrode 12 is positive, arc electrons are generated from the laser irradiation point and discharged at the electrode l2. When the voltage applied to the electrode 12 and the base material 2 is alternating current, the polarities of the electrode 12 and the base material 2 alternately change, and the above phenomenon occurs alternately. When the base material 2 is negative, the arc discharge 4 occurs from the laser spot. In addition, since the arc discharge 4 generates the plasma 13 by the laser 16, it is possible to generate a stable arc discharge 4 regardless of the state of the base material 2 or the state of the electrode 12. .
Description
아크용접에는 TIG(tungusten inert gas)용접, MIG(metal inert gas)용접, C02, MAG(metal active gas)용접 등이 있다. 그리고 TIG 용접 이외의 MIG 용접 등에 있어서, 아크발생위치를 이동시키는 경우에는 일반적으로는 도 15에 나타내는 바와 같이 필러전극(3)을 가지는 토치(1)를 가공대상인 모재(2)에 대하여 이동함으로써 아크를 이동시키는 일이 많다. 또한 TIC 용접의 경우는 전극과 필러는 별도로 되어 있고, 텅스텐전극을 가공대상인 모재에 대하여 이동함으로써 아크를 이동시킨다. TlG 용접은 비소모식 전극을 사용하고, MlG 용접 등은 소모식 전극을 사용하기 때문이다.Arc welding includes TIG (tungusten inert gas) welding, MIG (metal inert gas) welding, C0 2 and MAG (metal active gas) welding. In the MIG welding or the like other than the TIG welding, the arc generating position is generally moved by moving the torch 1 having the filler electrode 3 with respect to the substrate 2 to be processed, as shown in FIG. 15. There are a lot of things to move. In the case of TIC welding, the electrode and the filler are separated, and the arc is moved by moving the tungsten electrode with respect to the substrate to be processed. This is because TlG welding uses non-consumable electrodes, and MlG welding uses consumable electrodes.
또 예를 들어 일본국 특개평5-146877호 공보에 기재된 방법에서는, 도 16에 나타내는 바와 같이 송급하는 와이어(19)를 필러굴곡용 기어(6)에 의해 굴곡시켜아크방전(4)의 위치를 이동하여 용접하는 방법이 있다.For example, in the method described in JP-A-5-146877, as shown in FIG. 16, the wire 19 to be fed is bent by the filler bending gear 6 to position the arc discharge 4. There is a method of moving and welding.
또 도 17에 나타내는 바와 같이 편심된 칩을 모터(9) 및 벨트(10)에 의해 회전시키면서 필러송급호스(11)에 의하여 송급되는 필러(3)를 사용하여 아크방전(4)의 위치를 이동하고, 용접비트(7)를 형성하여 용접하는 방법 등이 있다.Moreover, as shown in FIG. 17, the position of the arc discharge 4 is moved using the filler 3 supplied by the filler supply hose 11, rotating the eccentric chip | tip by the motor 9 and the belt 10. FIG. And the welding bit 7 is formed and welded.
또한 레이저를 사용하여 아크를 유도하는 아크용접방법으로서, 일본국 특개소62-263869호 공보에 기재된 것이 있다.Moreover, as an arc welding method which induces an arc using a laser, there exist some which were described in Unexamined-Japanese-Patent No. 62-263869.
또 상기 TIG 용접 등을 사용하여 개방된 끝의 내부를 용접하는 경우는, 도 18에 나타내는 바와 같이 토치(1)를 이동함으로써 위빙을 행하여 필러전극(3)과 피가공물인 모재(2)와의 사이에 발생하는 아크방전(4)에 의해 용접을 행한다.In the case of welding the inside of the open end using the TIG welding or the like, as shown in FIG. 18, the torch 1 is moved to weaving, and the filler electrode 3 is formed between the workpiece 2 and the base material 2 to be processed. Welding is performed by the arc discharge 4 generated in the.
끝이 좁게 개방된 것의 용접을 행하는 경우에는 토치(1)를 개방된 끝속으로 삽입하여 용접하나, 토치(1)를 위빙할 수 없기 때문에 예를 들어 일본국 특개평5-146877호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 방법에 의해 용접이 행하여진다.In the case of welding a narrowly open end, the torch 1 is inserted into the open end and welded. However, since the torch 1 cannot be weaved, it is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-146877. Welding is performed by the method as it is.
즉, 도 19에 나타내는 바와 같이, 필러굴곡기어(6)에 의해 송급되는 와이어를 굴곡시켜 개방된 끝속의 모재(2) 사이에 용접비드(7)를 형성하여 용접을 행한다. 또한 8은 뒷면대기용 지그이다.That is, as shown in FIG. 19, the wire fed by the filler bending gear 6 is bent, the welding bead 7 is formed between the base material 2 of the open end, and welding is performed. 8 is the backside jig.
또 도 20에 나타내는 바와 같이 편심된 칩을 모터(9) 및 벨트(10)에 의하여 회전시키고, 필러공급호스(11)로부터 공급되는 필러를 회전시키면서 행함으로써 방전(4)의 방향을 제어하는 방법 등이 있다.As shown in FIG. 20, the eccentric chip is rotated by the motor 9 and the belt 10, and the method of controlling the direction of the discharge 4 by rotating the filler supplied from the filler supply hose 11. Etc.
본 발명은 레이저에 의한 아크방전의 유도 및 좁게 개방된 끝의 내부를 아크용접하는 레이저에 의한 아크유도 용접방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for arc induction welding by a laser for inducing arc discharge by a laser and arc welding the inside of a narrowly open end.
도 1은 TIG 용접에 있어서의 아크방전의 유도를 예로 든 본 발명의 원리설명도,1 is an explanatory diagram of the present invention taking the induction of arc discharge in TIG welding as an example;
도 2a, 도 2b, 도 2c는 본 발명의 원리설명도,Figure 2a, 2b, 2c is a schematic diagram of the present invention,
도 3은 본 발명의 원리설명도,3 is a schematic diagram of the present invention;
도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 원리와 대비하기 위한 종래기술의 원리설명도,Figures 4a, 4b, 4c is a schematic diagram of the prior art to contrast with the principle of the present invention,
도 5는 본 발명의 원리와 대비하기 위한 종래기술의 원리설명도,5 is an explanatory view of the principle of the prior art to contrast with the principle of the present invention;
도 6은 레이저의 모재에 대한 조사위치를 이동시키는 방법의 일례를 나타내는 도,6 is a view showing an example of a method of moving the irradiation position with respect to the base metal of the laser;
도 7은 레이저의 모재에 대한 조사위치를 이동시키는 방법의 다른 예를 나타내는 도,7 is a view showing another example of a method of moving the irradiation position with respect to the base metal of the laser;
도 8은 레이저의 모재에 대한 조사위치를 이동시키는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도,8 is a view showing still another example of a method of moving the irradiation position with respect to the base metal of the laser;
도 9는 본 발명에 의하여 좁게 개방된 끝의 바닥부의 용접을 행하고 있는 상태의 설명도,9 is an explanatory diagram of a state in which welding is performed at the bottom of a narrowly open end according to the present invention;
도 10은 본 발명에 의하여 좁게 개방된 끝의 바닥부의 용접을 행한 상태를 나타내는 도,FIG. 10 is a view showing a state in which the bottom portion of the end of the narrowly opened portion is welded according to the present invention; FIG.
도 11은 좁게 개방된 끝의 경우에 있어서, 본 발명에 있어서의 레이저의 유도작용에 의해 위빙을 하는 형태를 나타내는 도,Fig. 11 is a view showing a form of weaving by the induction action of the laser in the present invention in the case of a narrowly open tip;
도 12는 좁게 개방된 끝의 경우에 있어서, 본 발명에 있어서의 레이저의 유도작용에 의해 위빙을 하는 형태를 나타내는 도,Fig. 12 is a view showing a form of weaving by the induction action of the laser in the present invention in the case of a narrowly open tip;
도 13은 좁게 개방된 끝의 경우에 있어서, 본 발명에 있어서의 레이저의 유도작용에 의해 위빙을 하는 형태를 나타내는 도,Fig. 13 is a view showing a form of weaving by the induction action of the laser in the present invention in the case of a narrowly open tip;
도 14는 본 발명의 일 실시형태인 레이저아크유도 용접장치의 개략 구성도,14 is a schematic configuration diagram of a laser arc induction welding device according to one embodiment of the present invention;
도 15는 종래에 있어서의 아크발생위치를 이동시키는 일례를 나타내는 도,15 is a view showing an example of moving the arc generating position in the prior art;
도 16은 종래에 있어서의 아크발생위치를 이동시키는 다른 예를 나타내는 도,16 is a view showing another example of moving the arc generating position in the prior art;
도 17은 종래에 있어서의 아크발생위치를 이동시키는 또 다른 예를 나타내는 도,17 is a view showing still another example of moving the arc generating position in the prior art;
도 18은 종래에 있어서 MAG 용접에 의하여 좁게 개방된 끝의 용접을 행하는 경우의 위빙의 형태를 나타내는 도,18 is a view showing a form of weaving in the case of performing welding of a narrowly open end by MAG welding in the related art;
도 19는 종래에 있어서, 좁게 개방된 끝의 용접을 행하는 경우의 굴곡와이어를 사용한 위빙의 형태를 나타내는 도,19 is a view showing a form of weaving using a bent wire in the case of performing welding of a narrowly open end in the related art;
도 20은 종래에 있어서, 좁게 개방된 끝의 용접을 행하는 경우의 토치회전방식을 사용한 위빙의 형태를 나타내는 도,20 is a view showing a form of weaving using the torch rotation method in the case of performing welding of a narrowly open end in the related art;
도 21은 종래기술에 있어서 도 19에 나타내는 좁게 개방된 끝의 용접을 행하는 경우에 있어서, 아크방전이 측벽에 발생하는 상태를 나타내는 도,FIG. 21 is a view showing a state in which arc discharge occurs on the sidewall when welding the narrowly opened end shown in FIG. 19 in the prior art; FIG.
도 22는 종래기술에 있어서, 도 20에 나타내는 좁게 개방된 끝의 용접을 행하는 경우에 있어서, 아크방전이 측벽에 발생하는 상태를 나타내는 도,FIG. 22 is a view showing a state in which arc discharge occurs on the side wall in the case of performing the welding of the narrowly open end shown in FIG. 20 in the prior art;
도 23은 종래기술에 있어서, 좁게 개방된 끝의 용접을 행하는 경우에 있어서, 아크방전이 측벽에 발생하는 상태를 나타내는 도,FIG. 23 is a view showing a state in which arc discharge occurs on the side wall in the case of performing welding of a narrowly open end in the prior art;
도 24는 종래기술에 있어서, 좁게 개방된 끝의 용접을 행하는 경우에 있어서, 좁게 개방된 끝의 바닥부가 용접되어 있지 않은 상태의 설명도이다.24 is an explanatory diagram of a state in which the bottom part of the narrowly open end is not welded in the prior art in the case of welding the narrowly open end.
그런데, 상기한 종래기술에 있어서의 토치를 이동시키는 방법이나, 일본국특개평5-146877호 공보에 기재된 와이어굴곡이나, 편심칩을 회전시키는 경우에 있어서도, 대상워크의 형상이나 전자기적인 영향 등에 의한 문제에 기인하여 반드시 정확한 위치로 아크방전을 유도하는 것은 용이하지 않았다.By the way, even when the torch in the related art is moved, the wire bending described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-146877, or the eccentric chip is rotated, problems due to the shape of the target workpiece and the electromagnetic influence, etc. Due to this, it was not easy to induce arc discharge to the correct position.
또 레이저를 사용하여 아크를 유도하는 아크유도방법인, 일본국 특개소62-263869호 공보에 기재된 방법은, 반드시 확실하게 정확한 위치로 아크를 유도하는 데 충분한 것은 아니었다.Moreover, the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-263869, which is an arc induction method of inducing arcs using a laser, was not necessarily sufficient to induce arcs to a surely accurate position.
종래기술에 있어서는 특히 좁게 개방된 끝을 용접하는 경우에 아크방전전극(필러전극)(3)이 모재(2)의 측벽에 접근하면, 도 21 및 도 22에 나타내는 바와 같이 전극(3)과 모재(2)의 측벽 사이에 아크방전에 의한 플라즈마(5)가 발생하여 용접을 안정되게 할 수 없는 등의 문제가 발생한다.In the prior art, when the arc discharge electrode (pillar electrode) 3 approaches the side wall of the base material 2 especially when welding a narrowly open end, as shown in FIGS. 21 and 22, the electrode 3 and the base material are shown. The problem arises that the plasma 5 by arc discharge generate | occur | produces between the side walls of (2), and welding cannot be stabilized.
또 다른 아크용접의 경우에도 굴곡와이어방식, 편심토치회전방식 등 어느 것도 용접위치로 정확하게 유도하는 것은 아니기 때문에, 아크방전의 위치가 워크형상이나 전계의 영향으로 용접예정위치와는 다른 장소에서 방전하여 안정된 용접을 할 수 없는 등의 문제가 있다.In the case of another arc welding, neither the bent wire method nor the eccentric torch rotation method accurately guides the welding position. Therefore, the arc discharge position is discharged at a location different from the expected welding position due to the shape of the workpiece or the electric field. There is a problem such as not being able to perform stable welding.
또 아크방전을 좁게 개방된 끝의 내부에서 정확하게 이동할 수 없기 때문에 도 21에 나타내는 A부가 미용착부가 되어 용접결함이 되는 등의 문제가 있다.In addition, since arc discharge cannot be moved precisely inside the narrowly open end, there is a problem that part A shown in FIG. 21 becomes an unbonded part and becomes a welding defect.
즉, 도 23에 나타내는 바와 같이 전극(3)과 모재(2)의 측벽과의 거리(α)가 전극(3)과 모재(2)의 개방된 끝의 바닥부와의 거리(β)보다 작은 관계인 경우는 아크용접시에 아크방전플라즈마(5)가 측벽에 발생한다.That is, as shown in FIG. 23, the distance α between the electrode 3 and the side wall of the base material 2 is smaller than the distance β between the electrode 3 and the bottom of the open end of the base material 2. In the case of a relationship, an arc discharge plasma 5 is generated on the side wall during arc welding.
그 때문에 도 24에 나타내는 바와 같이, 개방된 끝의 측벽은 용착금속(30)에의해 용착되나, 개방된 끝의 바닥부가 미용착부(31)로 되어 버린다.Therefore, as shown in FIG. 24, the open end side wall is welded by the welding metal 30, but the bottom part of the open end turns into the unbonded part 31. FIG.
좁게 개방된 끝의 바닥부에 미용착부를 발생시키지 않도록 하기 위해서는 개방된 끝의 각을 45도 내지 90도 정도까지 확장하는 것을 생각할 수 있으나, 이와 같이 하면 용착해야 할 부분이 방대해져 용접시간이 길어진다. 또한 용융하는 필러재도 대량으로 소비하지 않으면 안되어 용접비용이 증가한다.In order to prevent the occurrence of cosmetic attachment at the bottom of the narrowly open end, it is conceivable to extend the angle of the open end to about 45 to 90 degrees, but in this case the welded part is enormous and the welding time is long. Lose. In addition, molten filler material must be consumed in large quantities, thereby increasing the welding cost.
다른 방법으로서는, 용착작업후 이면으로부터 미용착부를 가우징하고, 다시 이면으로부터 용접하는 것을 생각할 수 있다.As another method, after a welding operation, it can be considered to goose a beauty part from a back surface, and to weld from a back surface again.
그러나 이 방법에서는 가우징이나 재용접에 시간이 필요하고, 비용도 증가한다. 또한 이면으로부터의 가우징 자체가 곤란한 경우도 생각할 수 있다.However, this method requires time for gouging and rewelding, and increases costs. Moreover, the case where the gouging itself from the back surface is difficult can also be considered.
종래의 기술에 있어서 레이저광에 의해 아크를 유도하는 예가 일본국 특개 소62-263869호 공보에 기재되어 있으나, 반드시 확실하게 정확한 위치로 아크를 유도하는 데 충분한 것이 아니다. 즉, 레이저광에 의해 아크가 소망하는 부분에 발생한 후, 발생한 아크에 의한 플라즈마가 작용하여 도 23에 나타낸 현상이 일어나기 때문이다.An example of inducing an arc by laser light in the prior art is described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-263869, but it is not necessarily sufficient to induce the arc to a surely accurate position. That is, after the arc is generated in the desired portion by the laser light, the plasma generated by the generated arc is acted on to cause the phenomenon shown in FIG.
또 용접학회 전국대회 강연개요, 제60집(1997-4)의「CO2레이저에 의한 아크의 요동」에 기재되어 있는 바와 같이 TIG 아크의 레이저유도에 의해 고속의 표면처리를 행한 것이 있다.In addition, as described in the Lecture Outline of the National Welding Society, Vol. 60 (1997-4), "Swing of the Arc by CO 2 Laser", a high-speed surface treatment was performed by laser induction of the TIG arc.
그러나 상기 TlG 아크의 레이저유도에 의한 고속의 표면처리의 경우, TIG 전극과 워크와의 갭이 넓고, 이동속도가 고속이며, TIG 아크 단체로 용접할 수 있는영역이 아니라 TIG 아크의 지향성이 모재부근에서 잃게는 영역이다. 그 때문에 TIG 용접에서의 아크의 정확한 유도는 곤란하다.However, in the case of the high-speed surface treatment by the laser induction of the TlG arc, the gap between the TIG electrode and the workpiece is wide, the moving speed is high, and the TIG arc directivity is not the region where the TIG arc can be welded. Lose in the realm. Therefore, accurate induction of the arc in TIG welding is difficult.
본 발명의 제 1 목적은, 안정된 아크방전을 소망하는 위치에 정확하게 행하는 것이 가능하며, 아크방전위치를 레이저에 의해 안정적으로 유도하여 아크방전 그 자체를 안정화할 수 있는 레이저에 의한 아크유도방법을 실현하는 것이다.A first object of the present invention is to realize an arc induction method by a laser capable of accurately performing a stable arc discharge at a desired position, and stably inducing the arc discharge position by a laser to stabilize the arc discharge itself. It is.
본 발명의 제 2 목적은, 안정된 아크용접을 좁게 개방된 끝 내부의 바닥부 및 각진 부의 위치에 정확하게 행하는 것이 가능하고, 또한 아크방전을 안정화할 수 있는 레이저에 의한 아크유도 용접방법 및 장치를 실현하는 것이다.A second object of the present invention is to realize a method and apparatus for arc induction welding by a laser which can perform stable arc welding accurately at positions of a bottom portion and an angled portion inside a narrowly open end and can stabilize arc discharge. It is.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같이 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1) 피가공물 표면의 가공예정위치에 레이저를 조사하여 아크전극과 상기 피가공물과의 사이에 발생하는 아크방전을 상기 아크전극과 레이저조사와의 사이에 발생하도록 유도하는 레이저에 의한 아크유도방법에 있어서, 상기 아크전극과 상기 피가공물과의 사이에 공급되는 아크방전용 전압을 주기적으로 변화하는 전압으로 한다.(1) A method of arc induction by a laser which induces an arc discharge generated between an arc electrode and the workpiece between the arc electrode and the laser irradiation by irradiating a laser to a processing position on the surface of the workpiece. WHEREIN: The arc discharge voltage supplied between the said arc electrode and the to-be-processed object is made into the voltage which changes periodically.
(2) 바람직하게는 상기 (1)의 레이저에 의한 아크유도방법에 있어서, 주기적으로 변화되는 전압은 교류전압이다.(2) Preferably, in the arc induction method by the laser of the above (1), the voltage periodically changed is an alternating voltage.
(3) 또 바람직하게는 상기 (l)의 레이저에 의한 아크유도방법에 있어서, 주기적으로 변화되는 전압은 펄스형상 전압이다.(3) Further preferably, in the arc induction method by the laser of (l), the voltage periodically changed is a pulse voltage.
(4) 또 바람직하게는 상기 (3)의 레이저에 의한 아크유도방법에 있어서, 상기 펄스형상 전압의 펄스간격은 0.1ms 이상이다.(4) Further, in the arc induction method using the laser of (3), the pulse interval of the pulse shape voltage is 0.1 ms or more.
(5) 레이저에 의한 아크유도 용접방법에 있어서, 아크전극과 피용접물과의 사이에 주기적으로 변화되는 전압을 인가하여 아크용접을 행할 때 레이저를 상기 피용접물의 용접예정위치에 조사하여 플라즈마 및 금속증기를 발생시켜 아크방전을 레이저를 조사한 용접예정위치로 유도하여 아크용접을 행한다.(5) In the arc induction welding method using a laser, when the arc welding is performed by applying a voltage that is periodically changed between the arc electrode and the object to be welded, the laser is irradiated to the intended position of welding of the object to be welded to the plasma and the metal. Arc welding is performed by generating steam to induce arc discharge to the planned welding position irradiated with a laser.
(6) 바람직하게는 상기 (5)의 레이저에 의한 아크유도 용접방법에 있어서, 주기적으로 변화되는 전압은 교류전압이다.(6) Preferably, in the arc induction welding method using the laser of (5), the voltage that is periodically changed is an alternating voltage.
(7) 또 바람직하게는 상기 (5)의 레이저에 의한 아크유도방법에 있어서, 주기적으로 변화되는 전압은 펄스형상 전압이다.(7) Further preferably, in the arc induction method by the laser of (5), the voltage periodically changed is a pulse voltage.
(8) 또 바람직하게는 상기 (5)의 레이저에 의한 아크유도 용접방법에 있어서, 상기 피용접물은 좁게 개방된 끝 내부의 용접예정부이다.(8) Further preferably, in the arc-guided welding method using the laser of (5), the welded object is a welding preliminary part inside a narrowly open end.
(9) 또 바람직하게는 상기 (5)의 레이저에 의한 아크유도 용접방법에 있어서, 상기 레이저광을 상기 용접예정위치에 대하여 요동시킨다.(9) Further preferably, in the arc-induced welding method by the laser of (5), the laser beam is oscillated with respect to the welding scheduled position.
(10) 레이저에 의한 아크유도 용접장치에 있어서, 아크전극과 피용접물과의 사이에 주기적으로 변화되는 전압을 인가하는 전압 인가수단과, 아크용접을 행할 때 레이저를 상기 피용접물의 좁게 개방된 끝 내부의 용접예정부에 조사하는 레이저조사수단과, 상기 전압 인가수단 및 레이저조사수단의 동작을 제어하는 제어수단을 구비하고, 레이저를 상기 피용접물의 용접예정부에 조사하여 플라즈마 및 금속증기를 발생시켜 아크방전을 상기 레이저를 조사한 상기 용접예정부로 유도하여 아크용접을 행한다.(10) A laser induced arc welding device comprising: a voltage applying means for applying a voltage that is periodically changed between an arc electrode and a welded object, and a narrowly open end of the laser welded object when arc welding is performed; Laser irradiation means for irradiating the internal welding preliminary portion, and control means for controlling the operation of the voltage applying means and laser irradiation means, and irradiates a laser to the welding preliminary portion of the welded object to generate plasma and metal vapor Arc discharge is induced to the welding preliminary part irradiated with the laser to perform arc welding.
(11) 레이저에 의한 아크유도 용접장치에 있어서, 아크전극과 피용접물과의사이에 주기적으로 변화되는 전압을 인가하는 전압 인가수단과, 아크용접을 행할 때 레이저를 상기 피용접물의 좁게 개방된 끝 내부의 용접예정위치에 조사하는 레이저조사수단과, 상기 레이저를 상기 피용접물의 용접예정위치에 대하여 요동시키는 요동수단과, 상기 전압 인가수단, 레이저조사수단 및 요동수단의 동작을 제어하는 제어수단을 구비하고, 레이저를 상기 피용접물의 용접예정위치에 조사하여 플라즈마 및 금속증기를 발생시켜 아크방전을 상기 레이저를 조사한 상기 용접예정 위치부로 유도하여 아크용접을 행한다.(11) An arc induction welding apparatus using a laser, comprising: voltage applying means for applying a voltage that is periodically changed between an arc electrode and a welded object, and a narrowly open end of the laser welded object when arc welding is performed; Laser irradiation means for irradiating an internal welding scheduled position, oscillating means for oscillating the laser with respect to a welded position of the welded object, and control means for controlling the operation of the voltage applying means, laser irradiation means, and oscillating means; And a laser is irradiated to the welded position of the said to-be-welded object, and a plasma and metal vapor generate | occur | produce, and arc discharge is guide | induced to the said welded position part to which the laser irradiated, and arc welding is performed.
(12) 바람직하게는 상기 (10) 또는 (11)의 레이저에 의한 아크유도 용접장치에 있어서, 주기적으로 변화되는 전압은 교류전압이다.(12) Preferably, in the arc induction welding apparatus by the laser of the above (10) or (11), the voltage periodically changed is an alternating voltage.
(l3) 또 바람직하게는 상기 (10) 또는 (l1)의 레이저에 의한 아크유도 용접장치에 있어서, 주기적으로 변화되는 전압은 펄스형상 전압이다.(1) More preferably, in the arc induction welding apparatus using the laser of (10) or (1), the periodically changing voltage is a pulse voltage.
아크방전용 전압을 펄스형상 또는 교류의 주기적으로 변화되는 전압으로 하기 때문에 레이저로 유도되어 이 레이저의 조사위치에 아크방전의 발생이 개시된 후, 아크방전에 의한 플라즈마로 아크가 레이저의 조사위치와는 다른 위치로 유도되기 전에 아크방전 전압이 저하되어 아크방전에 의한 플라즈마가 소실 또는 약해진다. 그리고 아크방전에 의한 플라즈마가 소실된 후, 아크전압이 상승되어 레이저광의 조사위치에서의 아크용접이 계속된다.Since the arc discharge voltage is a voltage that is periodically changed in the shape of pulse or alternating current, after the arc is initiated by the laser and the irradiation position of the laser is started, the arc is discharged from the plasma by the arc discharge. The arc discharge voltage is lowered before being led to another position, and the plasma caused by the arc discharge is lost or weakened. After the plasma caused by the arc discharge is lost, the arc voltage is increased to continue arc welding at the laser beam irradiation position.
또 아크방전에 의하여 발생하는 플라즈마는 통상, 아크방전 레벨이 감소하고 나서 약 컴마수㎳ 에서 소실된다. 따라서 펄스형상의 아크방전 전압의 펄스간격은 0.1㎳ 이상이면 좋다.In addition, the plasma generated by the arc discharge is generally lost at about comma after the arc discharge level decreases. Therefore, the pulse interval of the pulsed arc discharge voltage may be 0.1 ms or more.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing.
먼저, 본 발명의 원리에 대하여 설명한다.First, the principle of the present invention will be described.
레이저에 의한 아크의 유도현상은 레이저조사에 의해 레이저조사부로부터 이온화한 금속증기와 열전자 등으로 이루어지는 풀룸을 발생하여 대략 절연상태의 공중에 대하여 이 풀룸발생에 의하여 토치전극과 모재의 레이저조사부 사이의 임피던스는 저하한다. 또 모재의 레이저조사부는 가열되어 열전자가 방출되기 때문에 레이저의 조사부로 아크방전이 유도되는 것이다.The induction phenomenon of the arc by the laser generates a full room consisting of metal vapors and hot electrons ionized from the laser irradiation unit by the laser irradiation, and the impedance between the torch electrode and the laser irradiation unit of the base material due to this full room generation to the air in a substantially insulated state. Falls. In addition, since the laser irradiation part of the base material is heated to emit hot electrons, arc discharge is induced to the laser irradiation part.
도 1은 TIG 용접에 있어서의 아크방전의 유도를 예로 한 본 발명의 원리설명도이다.1 is an explanatory view of the principle of the present invention taking the induction of arc discharge in TIG welding as an example.
도 1에 있어서, 토치(1)는 TIG 용접용 토치이고, 도 1에 있어서의 전극(12)에는 모재(2)에 대하여 교류 또는 펄스형상의 전압(주기적으로 변화되는 전압)이 인가되어 있다. 또한 14는 모재전극이다. 또 토치(1)로부터는 아르곤가스가 분사되고 있다.In Fig. 1, the torch 1 is a TIG welding torch, and an alternating current or pulsed voltage (voltage periodically changed) is applied to the electrode 12 in Fig. 1. 14 is a base electrode. In addition, argon gas is injected from the torch 1.
이때 모재(2)의 소망의 위치에 레이저(16)를 집광렌즈(15)를 거쳐 조사하면, 도 2a에 나타내는 바와 같이 모재(2)에 조사된 레이저(16)에 의하여 플라즈마(13)가 모재(2)의 용접예정위치에 발생되게 된다.At this time, when the laser 16 is irradiated to the desired position of the base material 2 via the condensing lens 15, the plasma 13 is caused by the laser 16 irradiated to the base material 2 as shown in FIG. 2A. It is generated at the welding scheduled position in (2).
플라즈마(13)는 도전성이 외부 분위기보다 높고, 상기한 방전전극(12)과 모재(2)와의 전위차에 의해 전극(12)이 마이너스인 경우는 플라즈마(13)의 방향으로 아크방전(4)이 발생하여 레이저(16)의 조사위치로 유도된다(도 2b).The plasma 13 has a higher conductivity than the external atmosphere, and when the electrode 12 is negative due to the potential difference between the discharge electrode 12 and the base material 2, the arc discharge 4 is discharged in the direction of the plasma 13. Is generated and guided to the irradiation position of the laser 16 (FIG. 2B).
전극(12)이 플러스인 경우는, 레이저조사점으로부터 아크방전(4)이 발생하여 플라즈마(13)의 영역을 지나 전극(12)에서 방전된다(도 2c).When the electrode 12 is positive, an arc discharge 4 is generated from the laser irradiation point and discharged from the electrode 12 through the region of the plasma 13 (FIG. 2C).
전극(12)과 모재(2)와의 사이에 인가되는 전압이 교류 또는 펄스형상의 경우에는 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기한 전극(12)과 모재(2)의 극성이 교대로 변화되기 때문에 상기한 현상이 교대로 발생하여 방전된다.In the case where the voltage applied between the electrode 12 and the base material 2 is alternating or pulsed, as shown in FIG. 3, the polarities of the electrode 12 and the base material 2 are alternately changed. One phenomenon alternately occurs and is discharged.
이 때 모재(2)가 마이너스인 경우에는 레이저스폿을 기점으로 아크방전(4)이 발생하나, 이것은 레이저조사에 의해 모재(2)가 국소적으로 가열되어 열전자가 방출되기 쉬운 상태로 되어 있기 때문이다.At this time, if the base material 2 is negative, an arc discharge 4 occurs from the laser spot, but this is because the base material 2 is locally heated by the laser irradiation and hot electrons are easily released. to be.
또 이 아크방전(4)은 레이저(16)에 의해 플라즈마(13)가 발생되고 있기 때문에 모재(2)의 형상이나 전극(12)의 상태에 관계없이 안정된 아크방전(4)의 발생을 가능하게 한다.In addition, since the plasma 13 is generated by the laser 16, the arc discharge 4 enables stable generation of the arc discharge 4 regardless of the shape of the base material 2 or the state of the electrode 12. do.
여기서 종래의 기술인 일본국 특개소62-263869호 공보에 기재된 기술의 경우는 작용으로서 레이저조사에 의해 모재로부터 발생하는 플라즈마 및 열전자 등의 효과로 아크유도를 하나, 레이저전원의 전압 등의 조건은 기재되어 있지 않다.In the case of the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-263869, the arc induction is effected by the effects of plasma and hot electrons generated from the base metal by laser irradiation as an action, but the conditions such as the voltage of the laser power supply are described. It is not.
예를 들어 도 4a 및 도 5에 나타내는 바와 같이 아크의 출력이 교류 또는 펄스형상의 전압이 아니라 일정전압인 경우에는 레이저(16)에 의해 플라즈마(13)가발생한 후, 아크전극(3)과 모재(2) 사이의 전압에 의해 아크방전(4)이 발생한다.For example, as shown in Figs. 4A and 5, when the output of the arc is a constant voltage instead of an alternating or pulsed voltage, after the plasma 13 is generated by the laser 16, the arc electrode 3 and the base material are generated. The arc discharge 4 is generated by the voltage between (2).
그 후 도 4b에 나타내는 바와 같이, 그 아크방전(4)에 의해 이 아크방전(4)의 주위에 플라즈마(5)가 발생한다. 이에 따라 레이저(16)에 의한 플라즈마(13)의 유도효과는 약해지고, 도 4c에 나타내는 바와 같이 아크방전(4)이 아크전극(3)과 모재(2)와의 거리가 가장 가까운 위치로 이동한다.After that, as shown in FIG. 4B, the plasma 5 is generated around the arc discharge 4 by the arc discharge 4. As a result, the induction effect of the plasma 13 by the laser 16 is weakened, and as shown in FIG. 4C, the arc discharge 4 moves to a position where the distance between the arc electrode 3 and the base material 2 is closest.
그러나 본 발명의 원리를 나타내는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 3과 같이 아크방전 전압을 펄스형상 또는 교류로 함으로써, 레이저(16)의 조사위치와 아크전극 (3)과의 거리가 커진 경우에도 도 4c에 나타내는 바와 같은 레이저조사위치와는 다른 위치에 아크방전(4)이 발생한다는 사태를 회피할 수 있고, 아크방전 (4)의 유도폭을 넓힐 수 있다. 또 아크방전(4)을 안정되게 레이저조사위치로 유도할 수 있다.However, as shown in FIGS. 2A, 2B, 2C and 3 showing the principle of the present invention, when the arc discharge voltage is in the form of pulse or alternating current, the distance between the irradiation position of the laser 16 and the arc electrode 3 becomes large. In addition, the situation where the arc discharge 4 occurs at a position different from the laser irradiation position as shown in Fig. 4C can be avoided, and the induction width of the arc discharge 4 can be widened. Further, the arc discharge 4 can be stably guided to the laser irradiation position.
이것은 도 2a에 나타내는 바와 같이 초기상태에 있어서, 아크방전(4)에 의한 플라즈마(5)는 발생하고 있지 않고, 이 상태에서는 아크방전(4)은 레이저(16)에 의하여 플라즈마(13)가 발생하고 있는 레이저(16)의 조사위치로 유도되기 때문이다.As shown in FIG. 2A, in the initial state, the plasma 5 is not generated by the arc discharge 4, and in this state, the plasma 13 is generated by the laser 16 in the arc discharge 4. This is because it is guided to the irradiation position of the laser 16.
그 후, 도 2b에 나타내는 바와 같이 아크방전(4)에 의해 플라즈마(5)의 발생이 시작된다.Thereafter, as shown in FIG. 2B, the generation of the plasma 5 is started by the arc discharge 4.
그리고 펄스형상으로 아크방전 전압이 인가되기 때문에, 전압이 내려가 플라즈마(5)의 발생을 약하게 하여 플라즈마(5)를 소실시킨 후, 다시 도 2c에 나타내는 바와 같이 아크전압을 올림으로써, 다시 레이저(16)의 조사위치로 아크방전(4)을 유도하는 것이 가능해진다. 이 현상은 아크전압이 교류인 경우에도 동일하다.Since the arc discharge voltage is applied in the form of a pulse, the voltage decreases, the generation of the plasma 5 is weakened, and the plasma 5 is lost. Then, as shown in FIG. It is possible to induce the arc discharge 4 to the irradiation position of (). This phenomenon is the same even when the arc voltage is alternating current.
이와 같이 어느 특정한 조건에 의하여 안정되고 확실한 아크유도가 가능하게 된다.Thus, certain specific conditions enable stable and reliable arc induction.
또한 종래기술에 있어서의 레이저광에 의하여 아크를 유도하는 예에서는 TIG 아크의 레이저유도에 의해 고속의 표면처리를 행한 것이 있으나, 이 경우에는 TIG의 전극과 워크와의 갭이 넓고, 이동속도가 고속이며, TIG 아크의 지향성이 모재부근에서 소실될 가능성이 있다. 그 때문에 종래기술에 있어서의 상기 TIG 아크의 유도에서는, TIG 아크가 모재 부근에서 높은 에너지밀도를 가지는 영역에서의 유도가 어려워진다.In addition, in the example of inducing an arc by laser light in the prior art, although surface treatment was performed at a high speed by laser induction of a TIG arc, in this case, the gap between the electrode of the TIG and the work is wide and the moving speed is high. The TIG arc may lose its directivity near the base metal. Therefore, in the induction of the TIG arc in the prior art, induction in the region where the TIG arc has a high energy density near the base metal becomes difficult.
이에 대하여 본 발명에 의하면 상기한 바와 같이 아크방전 전압을 펄스형상 또는 교류로 하고 있기 때문에, 레이저의 조사위치와 아크전극과의 거리가 커진 경우에도 레이저조사위치와는 다른 위치에 아크방전이 발생한다는 사태를 회피할 수 있어 아크방전을 안정되게 레이저조사위치로 유도할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, since the arc discharge voltage is in the form of pulse or alternating current as described above, even when the distance between the laser irradiation position and the arc electrode is increased, the arc discharge occurs at a position different from the laser irradiation position. The situation can be avoided and the arc discharge can be stably guided to the laser irradiation position.
즉 본 발명에 의하면, 안정된 아크방전을 소망하는 위치에 정확하게 행하기가 가능하고, 아크방전 위치를 레이저에 의해 안정적으로 유도하여 아크방전 그 자체를 안정화할 수 있는 레이저에 의한 아크유도방법을 실현할 수 있다.That is, according to the present invention, it is possible to accurately perform a stable arc discharge at a desired position, and to realize the arc induction method by a laser capable of stably inducing the arc discharge position by a laser to stabilize the arc discharge itself. have.
또한 도 1에 나타낸 예에 있어서, 레이저(16)의 모재(2)에 대한 조사위치(레이저 스폿)는 적절한 방법에 의하여 이동할 수 있는 것이다. 즉, 레이저(16)를 파이버로 전송하고, 이 파이버로부터의 레이저 출사구를 집광렌즈(15)와 함께 이동시키는 방법을 채용할 수 있다.In addition, in the example shown in FIG. 1, the irradiation position (laser spot) with respect to the base material 2 of the laser 16 can be moved by a suitable method. That is, the method of transmitting the laser 16 to a fiber and moving the laser exit port from this fiber together with the condensing lens 15 can be adopted.
또 상기 이동방법 외에 도 6에 나타내는 바와 같이 레이저(16)에 대하여 렌즈(15)를 이동함으로써 모재(2)상의 레이저 스폿을 이동하는 방법도 채용할 수 있다.In addition to the above moving method, as shown in FIG. 6, a method of moving the laser spot on the base material 2 by moving the lens 15 with respect to the laser 16 can also be employed.
또 도 7에 나타내는 바와 같이, 레이저(16)를 미러(17)에 조사하고, 이 미러 (17)로부터 반사한 레이저(16)를 집광렌즈(15)를 거쳐 모재(2)에 조사한다. 그리고 미러(17)의 레이저(16)에 대한 각도를 변화시킴으로써 모재(2)상의 레이저스폿을 이동시킬 수 있다.As shown in FIG. 7, the laser 16 is irradiated to the mirror 17, and the laser 16 reflected from the mirror 17 is irradiated to the base material 2 via the condenser lens 15. The laser spot on the base material 2 can be moved by changing the angle of the mirror 17 with respect to the laser 16.
또 도 8에 나타내는 바와 같이 레이저(16)를 웨지기판(18) 및 집광렌즈(15)를 거쳐 모재(2)에 조사한다. 그리고 웨지기판(18)을 회전시킴으로써 레이저(16)를 이동시켜 모재(2)상의 레이저 스폿을 이동시킬 수 있다.8, the laser 16 is irradiated to the base material 2 through the wedge board 18 and the condensing lens 15. Moreover, as shown in FIG. By rotating the wedge plate 18, the laser 16 can be moved to move the laser spot on the base material 2.
아크방전 전압을 펄스형상 또는 교류로 하고, 또한 도 6 내지 도 8에 나타낸 방법에 의해 레이저광(16)의 모재(2)상의 조사위치를 이동함으로써 아크용접의 위빙을 정확하게 안정되게 행할 수 있다.The arc discharge voltage can be pulse-shaped or alternating current, and by moving the irradiation position on the base material 2 of the laser beam 16 by the method shown in Figs.
또 이에 의하여 도 15, 도 16 및 도 17에 나타낸 예와 같이 와이어를 굴곡시키거나 전극(3)을 이동시킬 필요없이, 워크(2)의 형상에 영향을 받지 않고 안정되고 정확하게 아크를 유도하는 것이 가능하게 된다.In this way, it is possible to stably and accurately induce the arc without being affected by the shape of the workpiece 2 without having to bend the wire or move the electrode 3 as in the examples shown in FIGS. 15, 16 and 17. It becomes possible.
또한 아크방전에 의해 발생하는 플라즈마는, 통상 아크방전 레벨이 감소하고 나서 약 컴머수 ms에서 소실된다. 따라서 펄스간격은 아크방전 플라즈마가 소실 또는 약해지는 데 필요한 시간, 예를 들어 0.1ms 이상, 바람직하게는 컴머수 ms 이상이면 좋다.In addition, the plasma generated by the arc discharge is usually lost at about comm number ms after the arc discharge level decreases. Therefore, the pulse interval may be a time required for the arc discharge plasma to disappear or weaken, for example, 0.1 ms or more, and preferably a commer number ms or more.
또 아크방전에 의해 발생한 플라즈마가 소실된 후에 아크방전 전압을 일으켜아크방전을 재개시킬 때에는, 레이저광에 의한 플라즈마가 아크방전을 유도하기 때문에 아크전극으로부터 레이저광의 조사위치에 아크방전을 발생시킬 수 있다.In addition, when the arc discharge voltage is caused to resume arc discharge after the plasma generated by the arc discharge is lost, the arc discharge can be generated at the irradiation position of the laser light from the arc electrode because the plasma by the laser light induces arc discharge. .
다음으로, 본 발명을 좁게 개방된 끝의 내부를 아크용접하는 레이저에 의한 아크유도 용접방법 및 장치에 적용한 예에 대하여 설명한다.Next, an example in which the present invention is applied to an arc induction welding method and apparatus using a laser for arc welding the inside of a narrowly open end will be described.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 좁게 개방된 끝의 바닥부를 용접하는 경우에는 이 바닥부에 레이저(16)를 조사하여 아크방전을 유도하고, 그 후, 아크에 의한 플라즈마가 전극(3)과 측벽과의 사이에 발생하고, 아크가 전극(3)과 측벽과의 사이에 발생하기 전에 아크방전 전압을 저하하도록 구성하면 좁게 개방된 끝의 바닥부를 용착금속(19)에 의하여 확실하게 용접할 수 있다.As shown in Fig. 9 and Fig. 10, in the case of welding the bottom of the narrowly open end, the laser 16 is irradiated to the bottom to induce arc discharge, and then the plasma by the arc is discharged to the electrode 3. And the arc discharge voltage is lowered before the arc is generated between the electrode 3 and the side wall, so that the bottom portion of the narrow open end can be reliably welded by the welding metal 19. Can be.
본 발명에 있어서의 레이저에 의한 아크유도 용접방법을 실시하는 경우에는, 도 11, 도 12, 도 13에 나타내는 바와 같이, 레이저(16)의 조사위치로 아크방전을 유도하여 전극(3)과 워크(모재)(2)와의 사이에 아크방전을 발생시켜 좁게 개방된 끝의 용접을 행한다.In the case of performing the arc induction welding method using the laser according to the present invention, as shown in Figs. 11, 12, and 13, the arc discharge is induced to the irradiation position of the laser 16, and the electrode 3 and the work are shown. (Material) (2) An arc discharge is produced | generated and welding of the narrowly opened tip is performed.
또한 좁게 개방된 끝의 내부에서 레이저(16)의 스폿을 요동(위빙)시킴으로써 아크를 개방된 끝의 내부에서 유도할 수 있고 안정되게 좁게 개방된 끝 내부의 바닥부를 향하여 아크방전을 발생시킬 수 있다.In addition, by oscillating (weaving) the spot of the laser 16 inside the narrowly open end, the arc can be induced inside the open end and stably generate an arc discharge toward the bottom inside the narrowly open end. .
여기서 레이저 스폿의 이동방법은, 레이저(16) 자체를 이동시키는 방법 외에 상기한 도 6, 도 7, 도 8에 나타내는 방법을 사용하는 것도 가능하다.Here, the method of moving the laser spot can use the method shown in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8 mentioned above other than the method of moving the laser 16 itself.
상기한 바와 같은 방법에 의하여 레이저광(16)의 조사위치를 개방된 끝의 내부에서 이동함으로써 측벽에서 방전되는 일 없이 안정되게 개방된 끝의 바닥부의아크용접이 가능해진다.By moving the irradiation position of the laser beam 16 inside the open end by the above-described method, arc welding at the bottom of the open end can be stably performed without being discharged from the side wall.
또 이에 의하여 도 18, 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 와이어를 굴곡시키거나 전극(3)을 이동시킬 필요없이, 또한 워크(2)의 형상에 영향을 받는 일 없이 안정되고 정확하게 아크용접을 행하는 것이 가능해진다.As a result, as shown in FIGS. 18, 19, and 20, arc welding can be performed stably and accurately without the need to bend the wire or move the electrode 3, and be affected by the shape of the workpiece 2. Can be done.
즉, 본 발명에 의하면 안정된 아크용접을 좁게 개방된 끝 내부의 바닥부 및 각진 부의 위치에 정확하게 행하는 것이 가능하고, 또한 아크방전을 안정화할 수 있는 레이저광에 의한 아크유도 용접방법을 실현할 수 있다.That is, according to the present invention, it is possible to accurately perform the arc welding at the positions of the bottom portion and the angled portion inside the narrowly open end, and to realize the arc induction welding method by the laser beam which can stabilize the arc discharge.
도 14는 본 발명의 레이저광에 의한 아크유도 용접방법을 실시하기 위한 아크유도 용접장치의 개략구성도이다.14 is a schematic configuration diagram of an arc induction welding apparatus for performing an arc induction welding method using a laser light of the present invention.
도 14에 있어서, 아크전원(29)으로부터의 아크전압은, 전극케이블(23)을 거쳐 용접용 토치(1)에 공급됨과 동시에, 전극케이블(24)을 거쳐 테이블(22)상에 배치된 워크(2)에 공급된다. 또 레이저전원(27)에 접속된 레이저발진기(26)로부터 발생되는 레이저광(16)은 광파이버(21) 및 집광유닛(19)을 거쳐 워크(2)에 조사된다.In FIG. 14, the arc voltage from the arc power source 29 is supplied to the welding torch 1 via the electrode cable 23, and is placed on the table 22 via the electrode cable 24. It is supplied to (2). The laser light 16 generated from the laser oscillator 26 connected to the laser power source 27 is irradiated to the work 2 via the optical fiber 21 and the light condensing unit 19.
집광유닛(19)은 필요에 따라 오실레이트유닛(20)에 의해 이동되고 레이저광 (16)이 워크(2)상에서 이동된다.The light collecting unit 19 is moved by the oscillate unit 20 as necessary, and the laser light 16 is moved on the work 2.
이들 토치(1), 집광유닛(19), 오실레이트유닛(20)은 용접용 로봇(25)에 설치되어 있다. 그리고 컨트롤유닛(28)에 의하여 오실레이트유닛(20), 테이블(22), 로봇(25), 레이저전원(27), 아크전원(29)의 동작이 제어된다.These torch 1, the light collecting unit 19, and the oscillate unit 20 are provided in the welding robot 25. As shown in FIG. The operation of the oscillate unit 20, the table 22, the robot 25, the laser power source 27, and the arc power source 29 is controlled by the control unit 28.
즉, 컨트롤유닛(28)에 의해 상기한 본 발명의 레이저광에 의한 아크유도 용접방법이 실행된다.That is, the above-described arc induction welding method by the laser beam of the present invention is executed by the control unit 28.
먼저 컨트롤유닛(28)은 로봇(25)을 동작시킴과 동시에, 테이블(22)을 이동시켜 레이저광(16)이 워크(2)의 소망하는 위치에 조사되는 위치로 워크(2)를 이동시킨다. 계속해서 컨트롤유닛(28)은 아크전원(29)을 제어하여 토치(1)의 전극과 워크(2) 사이에 펄스형상 또는 교류전압의 워크방전 전압의 인가를 개시시킨다.First, the control unit 28 operates the robot 25 and simultaneously moves the table 22 to move the work 2 to a position where the laser light 16 is irradiated to a desired position of the work 2. . Subsequently, the control unit 28 controls the arc power source 29 to start the application of the work discharge voltage of pulse shape or AC voltage between the electrode of the torch 1 and the work 2.
다음으로, 컨트롤유닛(28)은 레이저전원(27)을 제어하여 레이저발진기(26)로부터의 레이저광(16)을 워크(2)에 조사시킨다. 이 경우, 컨트롤유닛(28)은 오실레이트유닛(20)을 동작시켜 레이저광(16)의 위빙을 행한다. 그리고 컨트롤유닛 (20)은 로봇(25), 테이블(22)의 동작을 제어하여 워크(2)를 소망하는 용접선을 따라 용접시킨다.Next, the control unit 28 controls the laser power source 27 to irradiate the workpiece 2 with the laser light 16 from the laser oscillator 26. In this case, the control unit 28 operates the oscillate unit 20 to perform the weaving of the laser light 16. The control unit 20 controls the operations of the robot 25 and the table 22 to weld the workpiece 2 along the desired welding line.
상기한 본 발명에 의하면, 안정된 아크용접을 좁게 개방된 끝 내부의 바닥부 및 각진 부의 위치에 정확하게 행하는 것이 가능하고, 또한 아크방전을 안정화할 수 있는 레이저광에 의한 아크유도 용접장치를 실현할 수 있다.According to the present invention described above, it is possible to accurately perform arc welding at the positions of the bottom portion and the angled portion inside the narrowly open end, and it is possible to realize an arc induction welding apparatus using laser light capable of stabilizing arc discharge. .
본 발명에 의하면 아크출력을 펄스형상 또는 교류로 함으로써, 레이저를 모재에 조사하여 아크방전을 상기 레이저의 조사위치로 정확하게 유도하는 것이 가능하고, 또한 레이저에 의하여 미량의 플라즈마를 발생시켜 두게 되기 때문에, 안정된 아크방전을 가능하게 할 수 있다.According to the present invention, since the arc output is in the form of pulse or alternating current, the laser can be irradiated to the base material to induce the arc discharge to the irradiation position of the laser accurately, and a small amount of plasma is generated by the laser. It is possible to enable stable arc discharge.
따라서 본 발명에 의하면 안정된 아크방전을 소망하는 위치에 정확하게 행하는 것이 가능하고, 아크방전 위치를 레이저에 의해 안정적으로 유도하여 아크방전그 자체를 안정화할 수 있는 레이저에 의한 아크유도방법을 실현할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately perform a stable arc discharge at a desired position, and to realize an arc induction method using a laser capable of stably inducing the arc discharge position by a laser to stabilize the arc discharge itself.
또 본 발명에 의하면, 안정된 아크용접을 좁게 개방된 끝 내부의 바닥부 및 각진 부의 위치에 정확하게 행하는 것이 가능하며, 또한 아크방전을 안정화시킬 수 있는 레이저에 의한 아크유도 용접방법 및 장치를 실현할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to accurately perform arc welding at the positions of the bottom portion and the angled portion inside the narrowly open end, and it is possible to realize the arc induction welding method and apparatus by the laser which can stabilize the arc discharge. .
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